2019年10月
RFID技术在5G车联网中的应用
舒宇，邵剑峰，吕韬（中浙信科技咨询有限公司网络设计研究院，浙江杭州310013）
【摘要】为了改善4G网络下的车联网的定位技术，减少延时性以及成本的一些问题，结合5G网络下的RFID技术，在不同的场景中进行了讨论，同时对未来5G网络中车联网的发展所能遇到的问题进行了分析。随着5G与RFID等相关技术的不断发展和使用，将快速推动车联网络向智能化、网联化方向发展，改善了传统车联网的通信质量，提高了车联网的安全性，降低了车辆定位信息传递的延时。RFID技术与5G技术的结合，智慧交通得以快速的发展，给人们更好的出行体验。
【关键词】射频识别；车联网；定位；5G网络
【中图分类号】TN929.5【文献标识码】A【文章编号】1006-4222（2019）10-0021-03
0引言
5G通信技术的到来，为汽车在科技化相关领域智能化水平的提高带来了新气象。如汽车之于其他事物的交互网络系统已经慢慢地成型，汽车之间、与公路之间、与人之间、与云之间等等，已经渐渐渗透
进我们生活的各个方面。虽然5G通信技术刚起步，在汽车交通等相关领域的运用还较少，但是将其利用在车联网相关技术已经是一个大趋势，运用的比较广泛的是C-V2X技术[1]。该项技术主要是建立在强大的3GPP生态系统上，具有连续完善的蜂窝网络覆盖，拥有强大的5G新空口演进路径，能够使得车联网普遍应用的关键性技术。汽车在高速行驶状态下，与附近汽车、马路上的行人等日常交通所能碰到的各方安全性的考虑，对汽车定位的精准性具有更高的要求，这也为汽车相互之间、汽车与公路之间、汽车与人之间、汽车与云之间等各类C-V2X信息交互的提供了重要基础。
目前我们接触到的主流车辆定位技术，获取行驶中的车辆信息的主要方法是通过GPS定位系统，外加加速度传感器得以实现车辆的定位。这是一种通过行驶中汽车上的定位设备记录汽车所在的具体位置的相关信息，汽车通过无线通信设备，将汽车所记录的具体位置的相关信息传递给车辆管理系统。这种定位方式具有通信资源占用较多、系统运行成本偏高的缺点，与此同时，由于城市高楼的遮挡、高架桥桥上桥下和隧道信号丢失的影响，还会出现定位无法实现的可能。RFID无线射频识别技术是一种通过无线方式传递相关车辆信息的非接触式的自动识别技术。该技术是将射频信号通过空间耦合来实现无接触相关车辆信息的传递并通过所传递的相关车辆的信息来达到自动识别的目的，所以RFID无线射频技术无论是在理论方面还是在实践方面都得以快速的发展。1RFID的基本原理与车联网的现状
1.1RFID的技术概述
RFID为无线射频识别技术，通过射频信号自动识别目标对象同时获取相关的数据，这是一种非接触模式的自动识别技术。通常对于RFID系统来说由电子标签、读写器和数据管理系统三个部分进行组成。
在车辆定位的应用中，电子标签安装在汽车的挡风玻璃上，当电子标签进入读写器所辐射的磁场相关的内容时，同时电子标签受到读写器所发射的射频信号，通过电流感应获得的能量发送存储在产品的芯片中的产品的相关信息或主动发送某一频率的感应信号。读写器在读取信息并且成功解码之后，转到数据管理系统进行相关信息处理。进一步实时地获取汽车所在道路上行驶的位置信息，同时发送至信息发布系统，实现汽车的智能定位。
RFID技术相对于传统的GPS技术具有一些突出的优点:①非接触式操作，这样使得应用更加方便;②具有较高的灵敏度，相对而言可以识别更高速度运动的物体，同时可以针对多个目标进行同时识别;③相对于GPS技术适应周围环境的能力更强;④RFID标签上的信息可以不断地进行修改;⑤相对于GPS技术,RFID进行定位安全性能更加高，标签上保留的信息通过密码保护、加密算法等技术，就使得相关的数据不容易被修改，如图1所示。
1.2车联网的通信方式
车联网是一种通过特定的通信协议，实现汽车与汽车之间、汽车与人之间、汽车与互联网络之间的无线通信，同时进行信息交换的大型网络，这种网络结构可以进一步实现智能交通化以及服务动态信息
的一体化[2]。
在现实生活中，车联网的安全通信环境主要是通过驾驶员的身份认证协议去实现以及保证的，在数据处理系统中通过验证消息的合法性以及消息来源的可靠性。假设网络攻击者调整了车辆相关的传感器设备相关的一些参数，对着行驶中的车辆所接收到的消息具有一定的混乱性，同时获取位置消息的车辆也没有其他的办法去验证车辆消息的可靠性，将会得到错误的车辆周围的相关信息，从而引发不必要的事故。而车联网中的验证系统一般是从一个可靠的道路周边的辅助设备获取的信息进行校验的，这种网络结构在车辆密集的场所或者是道路中心的网络的时候会造成一定的拥堵；同时,
偏
图1车辆智能定位流程
通信设计与应用21
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远的郊区的设备不能完全覆盖到周边道路环境，验证系统不一定能够发挥出实际的应用。
但5G 车联网技术恰恰弥补了上述中的问题，如图2所示，它改变了原有基于IEEE 802.11p 标准的单一的车联网通信方式，变成了多实体之间的信息交互，实现了“三网融合”(“三网”指车内网、车际网、车载移动互联网)[3]。
2RFID 与5G 技术的结合应用
现在的蜂窝车联网技术(C-V2X )，主要是行驶中的车辆与外界之间的信息交换，它是基于蜂窝网络的车联网技术专为高速移动应用设计的一种通信技术。C-V2X 主要包括了两种互补的传输模式，分别是基于网络的通讯模式和直接通讯模式,C-V2X 技术通过引入5.9GHzITS 频段进行通讯，通过使用设备和设备之间的直接连接[1]，降低了延时。
而5G 车联网就可以逐步把现在的单车信息服务向V2X 、ITS 等相关的业务演进，进行车、路、网络等相关数据的紧密结合，提供更加安全、经济、便利的出行服务。
车联网对网络的要求主要体现在时延、带宽及可靠性三个方面。5G 传输网络的理论值可以达到5Gbps 甚至是10Gbps ，将会是4G 网络的50~100倍，从而降低了设备相互之间的延时。让5G 大带宽、低时延、切片网络等关键技术能够完全应用于未来的车联网技术，满足人们的出行需求。同时由于5G 传输网略可以实现3D 高精度地图数据以及车辆、行驶环境数据的传输，拥有更高的吞吐量和可靠性，所以C-V2X 的应用场景就可以得到充分的完善，从而推动自动驾驶技术的发展。
通过RFID 技术来进行精确定位，可以同步获得车辆信息、道路周边的情况和当天天气的情况。行驶中的车辆之间可以进行位置信息的相互传递，这样行驶中的车辆将会自主选择最好的驾驶路线[4]，这样大大地减少交通拥堵的情况的发生。因为5G 的高带宽、低延时，可以给用户提供更好的车辆自身携带的通信设备的需求，这将给予车辆更好地进行定位，汽车所携带的导航系统的精确程度将会得到大大的改善。
车辆行驶过程中，如果遇到突发情况，可以通过车辆网设备进行消息的互相传递。通过RFID 技术快速地将车辆定位的信息以及周边的情况通过5G 云终端发送给救援中心，通知附近的车辆避免进入拥堵区域，使得救援更快的到达，减少事故造成的损失。
5G 车联网的道路上的设备单元被破坏的场景下，是可以通过附近车辆的设备之间的相互通信，通过汽车车载单元的与其他车辆之间进行信息的传递，与附近的5G 车载设备单元之间交互信息，进行确定道路上破坏的设备单元的位置定位，在一定程度上可以降低出现以上基础设施被破坏所造成的影响。
RFID 技术在停车场中也有一定的应用。通过RFID 读取
器读取停车场内部数据管理控制中心的停车信息，将停车场内的空余位置信息反馈给车主，以便停好车辆。同时车主停好车之后，将车辆的位置信息传递给数据管理系统，方便车主离场时快速地获取位置信息[5]。这在一定程度上解决了停车问题的烦恼以及车的困难。
RFID 技术在车辆防伪中也有一定的应用。通过云系统采集RFID 读取器所获得的车辆信息，读取车牌号的相关的信息。通过道路上的高清摄像机获取行驶中的车辆的图像信息。两者之间进行车牌信息的对比和匹配[6]。从而判断车牌信息的真伪并自动进行报警。
杭州汽车网
3车联网在5G 网络发展中遇到的挑战
车联网在5G 网络下，改善了传统车联网的通信方式、通信质量，但是同时也面临这重大的挑战。主要是车联网的安全隐患和通信安全方面、车联网的普及方面、信号干扰方面。
(1)5G 车辆网所能碰到的一些安全隐患。5G 车联网在安全防护系统上没有做到很完善，同时在数据信息传递的安全方面还有较大的问题。同时还存在不法之徒使用多个身份信息去操作车辆，制造出现交通拥堵场景的假象，通过这种方式去影响正常交通的秩序，从而达到影响互联网络运行的可能性。所以在5G 车联网的通信过程中必须要使用多方面的安全认证[7]。在车联网络进行信息相互传递的时候，所发射的无线信号传输在外部的空间中，很容易被不法之徒通过信息的窃取，来威胁车辆使用用户的安全，造成一定的损失。
(2)车联网在市场上所知晓的程度。现在我们所使用的车联网技术还是具有很大的应用场景的，但是汽车业市场上没有标准化，道路上的交通部门对此还不是很关注，利用新型技术所设计的汽车，人们对此并不是很有需求，而且现在汽车业还没有达到智能化的水准，车联网的普及率和渗透率都是比较低的。
(3)信号干扰方面。5G 车联网络使用了资源复用和信息密集化，这一定程度上增加了信号容量以及吞吐量，却同时产生了同信道的干扰问题。现实生活中,D2D (设备到设备)技术下的5G 的通信方式是通过调整相关的通信链路的终端，同时将链路的终端直接作为中继的一种通信的形式，这可以在一
定程度上将获得的资源进行合理的分配，所涉及到的信息链路得到进一步的管理，可以通过实施聚集在一起的管理方式减轻5G 车联网所遇到的干扰的一些问题。我们在出现没有5G 作为中继或管理链路的情况下，车联网的通信信号将会受到干扰的影响。
4结束语
本文对于RFID 技术其在5G 车联网络领域中的应用进行了研究讨论，同时，根据车联网系统在不同环境下的利用RFID 进行信息的传递进行了阐述。最后对未来的5G 网络应用在车联网相关环境下所能遇到的挑战进行了分析。结果表明,5G 车联网络具有将原有的通信方式在一定程度上进行了改变、通信信息之间的传递更加的流畅，减少了车联网络各个组件信息传递所需要花费的时间，提高了效率，减少了RFID 读取器等相关器件的成本之类的优点。随着5G 与RFID 等技术的不断成熟使用，将快速推动车联网络向智能化、网联化方向发展，提高了城市道路中信号接收不足、以及隧道中等相关地方的信息传递。这可以为道路交通安全提供保障，使得智慧交通体系的运转效率的提升，可以给人们有更好的出行的体验。
参考文献
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图25G 车联网通信的方式
通信设计与应用
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[7]Ruijian Zhang.A transportation security system applying RFID and GPS[J].Journal of Industrial Engineering and Management,2013,6(1): 163-174.
收稿日期：2019-08-16
作者简介：舒宇(1984-)，男，工程师，主要从事光通信技术和5G光传输方面的工作。
邵剑峰(1986-)，男，工程师，主要从事光通信技术和5G 光传输方面的工作。
吕韬(1982-)，男，工程师，主要从事光通信技术和5G光传输方面的工作。
5G车联网自动驾驶运营模式探讨
陈军（中国移动通信集团设计院有限公司湖南分公司，湖南长沙410003）
【摘要】运营盈利模式是当前5G车联网的一个难点，采用交控分离的5G车联网建设方案有利于形成稳定的自动驾驶运营收入，从而推动车联网行业快速发展。
【关键词】通信技术；5G；V2X；车联网；运营模式
【中图分类号】TN929.5【文献标识码】A【文章编号】1006-4222（2019）10-0023-02
1智能网联汽车试验区现状
截至目前，我国已拥有至少20个智能网联汽车测试示范区。深圳在2018年10月宣布，其开放路测里程已达124km，覆盖了福田、南山、盐田、宝安、光明、龙华、龙岗、坪山、大鹏等9个行政区域，一举超过此前北京的123km，成为全国开放路测里程最长的城市。
2017年底北京市交通委、北京市公安交管局、北京市经济信息委等制定发布了《北京市关于加快推进自动驾驶车辆道路测试有关工作的指导意见(试行)》和《北京市自动驾驶车辆道路测试管理实施细则(试行)》等文件，成为我国首个出台自动驾驶路测指导意见与管理细则的城市。
无锡是工业和信息化部、公安部和江苏省共建的国家智能交通综合测试基地。中国移动、华为、公安部交通管理科学研究所等单位在无锡共同实施了全球首个城市级车联网(LTE-V2X)应用项目，建成包括核心城区、城市快速路、城际高速公路的240个交通路口、5条城市快速道路、1条城际高速公路，道路总长280km，覆盖170km2的大规模城市及开放道路LTE-V2X网络，建成了6km半封闭城市道路、4.1km封闭高速道路和180亩国家智能交通综合测试基地等3种自动驾驶综合测试环境。
无锡在全国率先全面开放实时信号灯配时、道路视频监控、交通事件等40余项公安交通管控信息，完成信号控制系统等车路协同路侧管控基础设施升级，实现多通信模组、多终端提供商、多整车厂商设备LTE-V2X综合测试验证。向普通用户提供覆盖V2I/V2V/V2P的信号机信息推送、交通事件提醒、主动安全预警、周边交通状况实时获取、车速引导等12大类26种应用场景的信息服务，已发展LTE-V2X车载前后装用户、行业用户总数达到了2.2万，初步形成了涵盖测试、应用、运营的车联网产业生态。目前无锡市民可通过智行无锡App获知前方交通信号灯实时数据，办理移动套餐时，还可能获赠带有实时车联网信息的后视镜。智行无锡，使用户在车辆行驶过程中, V2X实时提供交通信号灯信息，让用户了解前方不可视交通信
号灯情况，并提供车速引导展示，实现安全驾驶。
2019年5月13日，为落实《车联网(智能网联汽车)产业发展行动计划》(工信部科〔2018〕283号)，加快推动车联网产业发展，工业和信息化部复函江苏省工业和信息化厅，支持创建江苏(无锡)车联网先导区。
我们不妨把当前的试验区的实验称为第一阶段实验。在第一阶段实验中，试验区在很多方面取得了良好的预期效果，例如车联试验网从无到有被建立；交通设施数字化改造等这些难啃的骨头均有明显的进展；越来越多的公司加入到车联网中来，车联网产业形态已初步形成；地方政府在其中起到了最重要的推动作用。
2第一阶段实验存在的问题
我们来考察一个场景:
假设行驶过程中一辆自动驾驶汽车(C)采用了LTE-V2X 车联网技术试图识别一辆超长大型卡车(B)前面的道路障碍并试图超车，后面被一辆大型卡车(D)跟随，此时4G/5G/V2X 等车联网信号突然中断，汽车C应当如何应对处理，网络通信故障应该谁。
第一阶段实验目前无法回答这个问题。目前试验区第一阶段实验主要面临的问题有:
(1)目前的实验区主要实验内容着重于交通基础设施的数字化改造，对网联、如何网联、智能网联关注比较少。
(2)就网联业务而言，如果部署运营支持Uu+PC5并发的RSU产品，需要具备基础运营商的牌照和相关资质。智慧交通系统涉及到交通部门、公安部门、工信部门，目前大部分实验区多是由政府的投资公司负责，例如海南省由海南交控作为项目投资方，共同开展海南的高速公路智能网联建设。项目投资方没有运营基础通信的牌照，因而会导致试验区项目主体
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